PL226935B1

PL226935B1 - Hybrid packing of elements with rotary and reciprocating motion

Info

Publication number: PL226935B1
Application number: PL410504A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński; Włodzimierz Ochonski
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2017-10-31
Also published as: PL410504A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, stanowiące połączenie uszczelnienia dławnicowego i uszczelnienia z cieczą magnetyczną, stosowane w budowie maszyn i urządzeń do uszczelniania wałów lub tłoczysk.The subject of the invention is a hybrid seal of elements with rotary or reciprocating movement, which is a combination of a gland seal and a seal with a magnetic liquid, used in the construction of machines and devices for sealing shafts or piston rods.

Znane jest z opisu patentowego PL195697 B1 uszczelnienie dławnicowe wału, w którym pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi oraz na dnie komory umieszczone są nabiegunniki w postaci pierścieni z występami uszczelniającymi. Uszczelnienie wyposażone jest w co najmniej jeden magnes trwały spolaryzowany promieniowo, usytuowany pomiędzy dwoma nabiegunnikami, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a powierzchnią wału oraz w szczelinie promieniowej pomiędzy wewnętrzną powierzchnią walcową magnesu, a powierzchnią wału.There is known from the patent description PL195697 B1 a shaft gland seal in which pole shoes in the form of rings with sealing lips are placed between the sealing rings and at the bottom of the chamber. The seal is equipped with at least one radially polarized permanent magnet located between two pole pieces, and the magnetic fluid is in the radial gaps formed between the sealing lips of the pole pieces and the shaft surface and in the radial gap between the inner cylindrical surface of the magnet and the shaft surface.

Inne, znane z opisu patentowego PL208631 B1 hybrydowe uszczelnienie wału składa się z magnesu trwałego, nabiegunników, cieczy magnetycznej oraz pakietu pierścieni uszczelniających, umieszczonych w komorze dławnicowej i dociśniętych dławikiem. Wewnątrz stopniowanej komory, pomiędzy dwoma pakietami pierścieni uszczelniających umieszczony jest dławik wewnętrzny w postaci wydrążonej tulei, w której osadzony jest magnes trwały spolaryzowany promieniowo i wielokrawędziowy nabiegunnik. Na wewnętrznej, walcowej powierzchni tego dławika usytuowane są występy uszczelniające, zaś w szczelinach promieniowych utworzonych pomiędzy występami dławika i nabiegunnika, a wałem znajduje się ciecz magnetyczna.Another hybrid shaft seal known from the patent description PL208631 B1 consists of a permanent magnet, pole shoes, magnetic fluid and a packet of sealing rings placed in the stuffing box and tightened with a gland. Inside the stepped chamber, between two packets of sealing rings, there is an internal gland in the form of a hollow sleeve in which a radially polarized permanent magnet and a multi-edge pole piece are mounted. Sealing projections are located on the inner cylindrical surface of the gland, and in the radial gaps formed between the projections of the gland and the pole piece and the shaft there is a magnetic fluid.

Znane jest również ze zgłoszenia PL403209 A1 uszczelnienie hybrydowe elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, które charakteryzuje się tym, że w komorze dławnicowej obudowy zamkniętej dławikiem zewnętrznym znajdują się dwa wielokrawędziowe nabiegunniki w postaci tulei kołnierzowych z występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych ich kołnierzy, przedzielone magnesem trwałym. W wytoczeniach wielokrawędziowych nabiegunników, usytuowanych po stronie ich zewnętrznych powierzchni czołowych, umieszczone są miękkie pierścienie uszczelniające, dociskane dławikami wewnętrznymi, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a powierzchnią wału lub tłoczyska.It is also known from the application PL403209 A1 hybrid sealing of elements with rotary or reciprocating movement, which is characterized by the fact that in the stuffing box of the housing closed with an external gland there are two multi-edge pole pieces in the form of flanged sleeves with sealing protrusions made on the internal cylindrical surfaces of their flanges separated by a permanent magnet. In the recesses of the multi-edge pole pieces, located on the side of their outer faces, there are soft sealing rings, pressed with internal glands, and the magnetic fluid is located in the annular gaps in the ring gaps formed between the sealing lips of the multi-edge pole pieces and the surface of the shaft or the piston rod.

Istota hybrydowego uszczelnienia elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, zawierającego zabudowane w komorze dławnicowej pomiędzy wałem lub tłoczyskiem, a obudową: tuleję kołnierzową, miękkie pierścienie uszczelniające, dławik wewnętrzny, dławik zewnętrzny, walcowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną, charakteryzuje się tym, że w komorze dławnicowej obudowy znajduje się tuleja kołnierzowa wyposażona w kołnierz skierowany w stronę wału lub tłoczyska, której końce umieszczone są w wytoczeniach wykonanych w dławiku wewnętrznym i w dławiku zewnętrznym. Tuleja zaopatrzona jest w walcowe magnesy trwałe, osadzone w otworach wykonanych w kołnierzu i rozmieszczone równomiernie na jej obwodzie, natomiast po obu stronach kołnierza, do jego powierzchni bocznych przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki, do których przylegają miękkie pierścienie uszczelniające, a do nich: dławik wewnętrzny, umieszczony na dnie komory dławnicowej oraz dławik zewnętrzny, zamykający komorę od strony otoczenia. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a powierzchnią wału lub tłoczyska.The essence of the hybrid sealing of rotating or reciprocating elements, including the following: flanged sleeve, soft sealing rings, internal gland, external gland, axially polarized cylindrical permanent magnets, multi-edge pole pieces and magnetic liquid, built in the stuffing box between the shaft or the piston rod and the housing, it is characterized by the fact that in the stuffing box of the housing there is a flanged sleeve equipped with a flange facing the shaft or the piston rod, the ends of which are placed in the recesses made in the internal gland and in the external gland. The sleeve is equipped with cylindrical permanent magnets, embedded in holes made in the flange and evenly spaced along its circumference, while on both sides of the flange, its side surfaces are adjoined by multi-edged pole pieces, to which soft sealing rings adjoin, and to them: an internal gland, placed at the bottom of the stuffing box and the external gland, closing the chamber from the outside. The magnetic fluid is contained in the annular gaps formed between the sealing lips of the multi-edge pole pieces and the surface of the shaft or piston rod.

Korzystnie, uszczelnienie zawiera pierścienie uszczelniające, przy czym jedne pierścienie uszczelniające są usytuowane w gniazdach pomiędzy obudową, a dławikiem zewnętrznym oraz dławikiem wewnętrznym, kolejne pierścienie uszczelniające są umieszczone w gniazdach pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami, a tuleją kołnierzową, zaś pozostałe pierścienie uszczelniające znajdują się w gniazdach pomiędzy tuleją kołnierzową, a obudową.Preferably, the seal comprises sealing rings, with one sealing rings located in the seats between the housing and the outer gland and the inner gland, further sealing rings are located in the seats between the multi-edge pole pieces and the flange sleeve, and the other sealing rings are located in the seats between the multi-edge pole pieces and the collar sleeve. sleeve and the housing.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, przy czym na figurze 1 pokazano uszczelnienie po złożeniu przed dociśnięciem dławika zewnętrznego, na fig. 2 - uszczelnienie w stanie zmontowanym, po dociśnięciu dławika zewnętrznego, a na fig. 3 pokazano przekrój poprzeczny A-A uszczelnienia, przechodzący przez kołnierz tulei kołnierzowej.The subject matter of the invention is shown in the embodiment in the drawing in a half longitudinal section, while figure 1 shows the assembly after assembly before pressing the outer gland, in fig. 2 - the seal in an assembled state, after pressing the outer gland, and in fig. 3 a cross-section is shown. AA seal, passing through the collar of the flanged bushing.

Uszczelnienie składa się z umieszczonych w komorze dławnicowej pomiędzy wałem lub tłoczyskiem 1, a obudową 2: tulei kołnierzowej 4, walcowych magnesów trwałych 5 spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników 6, cieczy magnetycznej 7, miękkich pierścieni uszczelniająPL 226 935 B1 cych 8, dławika wewnętrznego 9 i dławika zewnętrznego 3. Tuleja 4 jest wyposażona w kołnierz 4a skierowany w stronę wału lub tłoczyska 1, a końce tulei 4 umieszczone są w wytoczeniach wykonanych w dławiku zewnętrznym 3 i dławiku wewnętrznym 9. W kołnierzu 4a wykonane są otwory rozmieszczone równomiernie na obwodzie, w których osadzone są walcowe magnesy trwałe 5. Po obu stronach kołnierza 4a, do jego powierzchni bocznych przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki 6, do których z kolei przylegają miękkie pierścienie uszczelniające 8. Na dnie komory umieszczony jest dławik wewnętrzny 9, a od strony otoczenia komora zamknięta jest dławikiem zewnętrznym 3. Uszczelnienie zawiera pierścienie uszczelniające typu „O”, przy czym jedne pierścienie uszczelniające 10 są usytuowane w gniazdach pomiędzy obudową, a dławikiem zewnętrznym 3 oraz dławikiem wewnętrznym 9, kolejne pierścienie uszczelniające 11 są umieszczone w gniazdach pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami 6, a tuleją kołnierzową 4, zaś pozostałe pierścienie uszczelniające 12 osadzone są w gniazdach pomiędzy tuleją kołnierzową 4, a obudową 2. Ciecz magnetyczna 7 znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników 6, a powierzchnią wału lub tłoczyska 1.The seal consists of placed in the stuffing box between the shaft or piston rod 1 and the housing 2: flange sleeve 4, cylindrical permanent magnets 5 axially polarized, multi-edge pole pieces 6, magnetic fluid 7, soft sealing rings PL 226 935 B1 8, internal gland 9 and external gland 3. The sleeve 4 is equipped with a flange 4a facing the shaft or piston rod 1, and the ends of the sleeve 4 are placed in the recesses made in the external gland 3 and the internal gland 9. The flange 4a has holes evenly distributed along its circumference, cylindrical permanent magnets are mounted 5. On both sides of the flange 4a, multi-edged pole shoes 6 adjoin its side surfaces, to which, in turn, soft sealing rings 8 adjoin. At the bottom of the chamber there is an internal gland 9, and from the surrounding side the chamber is closed with an external gland 3. The seal includes o-rings t ypu "O", where one sealing rings 10 are located in the seats between the housing and the external gland 3 and the internal gland 9, further sealing rings 11 are located in the seats between the multi-edge pole pieces 6 and the flange bushing 4, and the remaining sealing rings 12 they are seated in seats between the flange sleeve 4 and the housing 2. The magnetic fluid 7 is contained in the annular gaps formed between the sealing lips of multi-edge pole pieces 6 and the surface of the shaft or piston rod 1.

Zamknięty obwód magnetyczny tworzą wał lub tłoczysko 1, magnesy trwałe 5, wielokrawędziowe nabiegunniki 6 i ciecz magnetyczna 7.A closed magnetic circuit consists of a shaft or a piston rod 1, permanent magnets 5, multi-edge pole pieces 6 and a magnetic fluid 7.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 7, utrzymywana jest ona w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników 6, a wałem lub tłoczyskiem 1, tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the seal according to the invention, due to the influence of the magnetic field forces on the magnetic fluid 7, it is held in the annular gaps between the sealing lips of multi-edge pole pieces 6 and the shaft or piston rod 1, creating sealing barriers for the working medium.

Ponadto dociśnięcie dławika zewnętrznego 3 powoduje ściśnięcie miękkich pierścieni uszczelniających 8 również za pomocą dławika wewnętrznego 9, co zapewnia powstanie odpowiednich nacisków stykowych na powierzchniach uszczelnianych, po obu stronach uszczelnienia z cieczą magnetyczną i chroni je przed utratą szczelności przy ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym elementu uszczelnianego. Dzięki zastosowaniu cieczy magnetycznej 7 o dobrych właściwościach smarnych, uzyskuje się także znacznie zmniejszenie oporów ruchu.Moreover, pressing the outer gland 3 causes compression of the soft sealing rings 8 also by means of the inner gland 9, which ensures the creation of appropriate contact pressures on the sealing surfaces, on both sides of the seal with a magnetic liquid, and protects them against loss of tightness during rotation or reciprocating movement of the sealed element. . Due to the use of a magnetic fluid 7 with good lubricating properties, a considerable reduction of the resistance to motion is also achieved.

Claims

Patent claims

1 - shaft or piston rod

1. Hybrid sealing of elements with rotating or reciprocating motion, containing the: flanged sleeve, soft sealing rings, internal gland, external gland, axially polarized cylindrical permanent magnets, multi-edge pole pieces and magnetic liquid built in the stuffing box between the shaft or the piston rod and the housing , characterized in that in the stuffing box of the casing (2) there is a flanged sleeve (4) equipped with a flange (4a) facing the shaft or piston rod (1), the ends of which are placed in the recesses made in the internal gland (9) and in the gland external (3), and moreover, the sleeve (4) is equipped with cylindrical permanent magnets (5), embedded in the holes made in the flange (4a) and distributed evenly along its circumference, while on both sides of the flange (4a), to its side surfaces adjacent polygonal pole pieces (6), to which the soft sealing rings (8) adhere, and to them the internal gland (9), located at the bottom of the stuffing box and the external gland (3) closing the chamber from the outside, the magnetic fluid (7) being in the annular gaps formed between the sealing lips of multi-edge pole pieces (6) and the surface of the shaft or piston rod (1).

2 - housing

2. A seal according to claim 6. A method as claimed in claim 1, characterized in that it comprises sealing rings, wherein one sealing rings (10) are located in the seats between the housing (2) and the external gland (3) and the internal gland (9), further sealing rings (11) are arranged in between the multi-edge pole pieces (6) and the flanged sleeve (4), while the remaining sealing rings (12) are seated in the seats between the flanged sleeve (4) and the housing (2).

PL 226 935 B1

List of symbols in the drawing

3 - external choke

4 - flange bushing, 4a - flange

5 - cylindrical permanent magnet

6 - multi-edged pole piece

7 - magnetic liquid

8 - soft sealing ring

9 - internal gland 10-11 - sealing rings

Drawings